[發明專利]改善高強度Mg-Gd-Y-Nd-Zr鎂合金塑性成型能力的有效方法

有效

• 申請號: 201610913399.1
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN107964602B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 許道奎;韓恩厚
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C23/00
• 代理公司: 21234 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張志偉

本發明涉及高強度鎂合金的塑性提高領域，具體為一種有效利用元素Li改善高強度Mg?Gd?Y?Nd?Zr鎂合金塑性成型能力的方法，解決了高強度塑性極差的問題。在保持合金中所有元素相對含量不變的前提下，通過添加重量百分含量為5～20％的Li元素，使合金中形成具有較強塑性變形能力的β?Li相，并控制形成β?Li相的體積分數(20～90％)，制備出具有高強度和較好塑性的含鋰Mg?Gd?Y?Nd?Zr合金，經合金熔煉及后續熱軋制加工成板材，其加工工藝操作簡單、方便。本發明材料在鑄態條件下的抗拉強度為σ_b＝120～250MPa，屈服強度為σ_0.2＝80～150MPa，延伸率為δ＝10～30％，密度為1.50～1.89g/cm³，且板材在室溫下經40％軋制量的變形后不會出現邊裂現象。

技術領域

本發明涉及高強度鎂合金的塑性提高領域，具體為一種有效利用元素Li改善高強度Mg-Gd-Y-Nd-Zr鎂合金塑性成型能力的方法。

背景技術

在所有金屬結構材料中，鎂合金的密度是最低的，分別為鋁合金的2/3，不銹鋼的1/4。若鎂合金材料能夠大部分取代不銹鋼和鋁合金在飛機和車輛上得到應用的話，不僅可以達到解決自身輕量化和提速的目的，而且還能有效地解決節能和環保相關的一系列問題。同時，鎂合金還具有比強度和比剛度高、抗高能粒子穿透能力強、電磁屏蔽性能好、阻尼性能好、切削加工性優良等優點，使得鎂合金在航空航天和汽車等高新技術領域有著潛在的應用前景。

然而，與傳統金屬結構材料相比，鎂合金的絕對工程強度較低，很難滿足工程構件的承載能力要求，嚴重制約了該合金的應用與進一步的發展。近年來，研究人員發現稀土元素的添加可以顯著強化鎂合金，可使Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金的最大抗拉強度達到400MPa以上，與中等強度鋁合金的基本相當。然而，Mg-Gd-Y-Nd-Zr鎂合金的塑性極差，其延伸率很難超過5％，致使合金的塑性成型能力非常有限。

早期研究表明，元素Li的加入可以促使鎂合金中β-Li相的形成，可顯著提高合金的塑性成型能力。可以預測，若向高強度Mg-Gd-Y-Nd-Zr鎂合金中添加一定重量百分比的Li元素，形成一定體積分數的β-Li相，可有效地改善合金的塑性成型能力，最終將極大的推動并拓寬高強度鎂合金的實際工程應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改善高強度Mg-Gd-Y-Nd-Zr鎂合金塑性成型能力的有效方法，在保持合金中所有元素相對含量不變的前提下，通過添加一定重量百分比的Li元素，使合金中形成具有較強塑性變形能力的β-Li相，并控制形成β-Li相的體積分數，制備出具有高強度和較好塑性的含鋰Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金，解決高強鎂合金塑性成型能力差等問題。

本發明的技術方案是：

一種改善高強度Mg-Gd-Y-Nd-Zr鎂合金塑性成型能力的有效方法，合金中鋰含量為5～20％，所形成β-Li相的體積分數為20～90％。

所述的改善高強度Mg-Gd-Y-Nd-Zr鎂合金塑性成型能力的有效方法，按重量百分比計，釓含量為5～10％；釔含量為3～8％；釹含量為0.5～2％；鋯含量為0.3～1.0％；鋰含量為5～20％；鎂余量。

所述的改善高強度Mg-Gd-Y-Nd-Zr鎂合金塑性成型能力的有效方法，合金在鑄態條件下的抗拉強度為σ_b＝120～250MPa；屈服強度為σ_0.2＝80～150MPa；延伸率為δ＝10～30％；合金的密度為1.50～1.89g/cm³。

所述的改善高強度Mg-Gd-Y-Nd-Zr鎂合金塑性成型能力的有效方法，合金板材在40％軋制量的變形后不會出現邊裂現象。